In Situ X-ray Absorption Spectroscopy Investigation of a Bifunctional Manganese Oxide Catalyst with High Activity for Electrochemical Water Oxidation and Oxygen Reduction

X射线吸收光谱法 双功能 化学 析氧 扩展X射线吸收精细结构 氧烷 电催化剂 电化学 催化作用 吸收光谱法 无机化学 锰 氧化物 氧化还原 吸收(声学) 电极 光谱学 材料科学 物理化学 物理 生物化学 复合材料 量子力学 有机化学
作者
Yelena Gorlin,Benedikt Lassalle‐Kaiser,Jesse D. Benck,Sheraz Gul,Samuel M. Webb,Vittal K. Yachandra,Junko Yano,Thomas Francisco Jaramillo
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:135 (23): 8525-8534 被引量:551
标识
DOI:10.1021/ja3104632
摘要

In situ X-ray absorption spectroscopy (XAS) is a powerful technique that can be applied to electrochemical systems, with the ability to elucidate the chemical nature of electrocatalysts under reaction conditions. In this study, we perform in situ XAS measurements on a bifunctional manganese oxide (MnOx) catalyst with high electrochemical activity for the oxygen reduction reaction (ORR) and the oxygen evolution reaction (OER). Using X-ray absorption near edge structure (XANES) and extended X-ray absorption fine structure (EXAFS), we find that exposure to an ORR-relevant potential of 0.7 V vs RHE produces a disordered Mn3(II,III,III)O4 phase with negligible contributions from other phases. After the potential is increased to a highly anodic value of 1.8 V vs RHE, relevant to the OER, we observe an oxidation of approximately 80% of the catalytic thin film to form a mixed Mn(III,IV) oxide, while the remaining 20% of the film consists of a less oxidized phase, likely corresponding to unchanged Mn3(II,III,III)O4. XAS and electrochemical characterization of two thin film catalysts with different MnOx thicknesses reveals no significant influence of thickness on the measured oxidation states, at either ORR or OER potentials, but demonstrates that the OER activity scales with film thickness. This result suggests that the films have porous structure, which does not restrict electrocatalysis to the top geometric layer of the film. As the portion of the catalyst film that is most likely to be oxidized at the high potentials necessary for the OER is that which is closest to the electrolyte interface, we hypothesize that the Mn(III,IV) oxide, rather than Mn3(II,III,III)O4, is the phase pertinent to the observed OER activity.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
1秒前
噜啦啦完成签到 ,获得积分10
1秒前
1秒前
doby发布了新的文献求助10
1秒前
勤劳飞风的应助被pbs采纳,获得10
2秒前
radish发布了新的文献求助10
2秒前
MOFS完成签到,获得积分10
2秒前
Morgan发布了新的文献求助10
3秒前
聪明的依完成签到 ,获得积分10
3秒前
gxy发布了新的文献求助10
3秒前
Chenzhs发布了新的文献求助10
3秒前
4秒前
jasmine完成签到,获得积分10
4秒前
耶耶小洋完成签到,获得积分10
4秒前
5秒前
祖丽完成签到,获得积分20
5秒前
七色光完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
5秒前
小蘑菇的应助被吴金伟采纳,获得10
5秒前
wangjh发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
Rommel发布了新的文献求助10
6秒前
doby完成签到,获得积分10
6秒前
7秒前
行远完成签到,获得积分10
7秒前
jingggggg完成签到,获得积分10
8秒前
乐乐的应助被血小板采纳,获得10
8秒前
打打的应助被run采纳,获得10
8秒前
研友_VZG7GZ的应助被Morgan采纳,获得10
8秒前
小花儿发布了新的文献求助10
9秒前
peter发布了新的文献求助10
9秒前
10秒前
乐乐的应助被赵雅钰采纳,获得10
10秒前
10秒前
wx发布了新的文献求助10
11秒前
stultus完成签到,获得积分10
11秒前
gaoweixue发布了新的文献求助10
11秒前
颜凡桃发布了新的文献求助10
11秒前
Chichichichi完成签到,获得积分20
11秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Energie-Contracting 1500
Klimaschutzrecht durch den Energiesektor im Mehrebenensystem – Ein Rechtsvergleich 1000
Représentation chimique de la structure des kérogènes et des asphaltènes en fonction de leur origine et de leur degré d'évolution 900
Ecotourism 400
Analytical Separation Science 300
Civilization and War 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8068429
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9489951
关于积分的说明 21356300
捐赠科研通 7637007
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3398409
关于科研通互助平台的介绍 2528252
邀请新用户注册赠送积分活动 2436272